Автономный инвертор для питания двухфазного асинхронного электродвигателя Советский патент 1977 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и предназначено для питания двухфазных асинхронных высокоскоростных электродвигателей от сети постоянного тока.

Известны преобразователи постоянного тока в переменный с емкостной коммутацией на тиристорах с трансформаторами тока и дросселями. Однако такие преобразователи, работающие на асинхронную машину, выполняются, как правило, со сдвигом токов в фазах на 120 эл. град, и содержат большое количество функциональных элементов.

Целью изобретения является уменьшение габаритов устройства за счет обеспечения сдвига токов в фазных обмотках двухфазного двигателя на угол близкий к 90 эл. град. Поставленная цель достигается тем, что система управления тиристорами дополнительно снабжена фазосдвигающим узлом, содержащим однопереходный транзистор, одна база которого через сопротивление и диод подключена к одному концу фазной обмотки, а другая база через импульсный трансформатор - к другому концу фазной обмотки, причем вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к цепи управления одного из тиристоров, при этом эмиттер через параллельно соединенные конденсатор и стабилитрон присоединен к другому концу фазной обмотки, а нереход эмиттер-первая база транзистора шунтирован другим стабилитроном.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2-временные диаграммы тока и напряжения па одной фазной обмотке п тока на другой фазной обмотке двигателя.

Предлол енное устройство состоит из электродвигателя с короткозамкнутым ротором 1 и фазными обмотками 2, 3, подключенными соответственно к выходным зажимам двух последовательных тиристорных инверторов, содержаниях коммутирующие емкости 4, 5,

дроссели 6, 7 и тирпсторы 8-11. Снстема управления устройством состоит из блока нуска 12 двигателя, трансформаторов тока 13, 14, 15 и фазосдвигаюпхего узла 16, состоящего из однопереходного транзистора 17, вторая база

которого через сонротивлеиие 18 и диод 19 присоединена к одному концу фазной обмотки, а иервая база через импульсный трансформатор 20 к другому концу этой же обмотки. К нему же подключен через параллельно

соединенные конденсатор 21 и стабилитрон 22 эмиттер, который соединен со второй базой через стабилитрон 23. Вторичные обмотки трансформаторов тока присоединены к управляющим электродам тиристоров через диоды

24-27.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени импульсом от блока пуска 12 открывается тиристор 8 и емкость 5 зарям ается. По окончании заряда емкости 5 ток, проходящий через тиристор 8, обмотки дросселя 7, обмотку двигателя 3 и емкость 5, становится равен нулю. Одновременно напряжение, приложенное к обмотке 3, подводится к фазосдвигающему узлу 16. Конденсатор 21 заряжается до напряжения, определенного стабилитроном 22. Такое состояние фазосдвигающего узла остается до тех пор, пока напряжение на обмотке 3 будет больще напряжения заряженного конденсатора 21. При снижении напряжения на обмотке 3 до величины ме 1ьщей напряжения стабилизации стабилитрона 22 однопереходный транзистор 17 отпирается и конденсатор 21 начинает разряжаться по цепи эмиттер-первая база и первичная обмотка импульсного трансформатора 20, формируя на вторичной обмотке последнего импульс тока для отпирания тиристора 10: Тиристор 10 открывается, и заряжается емкость 4.

Сформированный в момент прекращения тока в анодной цепи тиристора 8 управляющий пульс со вторичной обмотки трансформатора тока 14 через диод 26 поступает на управляющий электрод тиристора 9 и открывает его. Емкость 5 начинает перезаряжаться. В момент прекращения тока в анодной цепи тиристора 9 трансформатором 15 формируется управляющий импульс тока, и процесс повторяется.

Трансформатор тока 13 работает аналогично трансформаторам тока 14, 15, формируя управляющий импульс для тиристора 11, при отпирании которого происходит перезаряд емкости 4 и процесс во второй фазе повторяется. Дроссели 6 и 7 включены в схему для улучщения коммутационных свойств тиристоров.

Параметры фазосдвигающего узла 16 подбираются такими, что отпирание тиристора 10 и начало прохождения тока во второй фазе происходит в тот момент, когда ток в первой фазе достигает максимального значения, т. е. вторая фаза двигателя включается практически с временным сдвигом относительно первой фазы на угол близкий к 90 эл. град. Токи в фазах двигателя будут изменяться по затухающей синусоиде (используется первая полуволна колебательного процесса, обусловленного параметрами последовательного RLC-контура, напряжение на обмотке при максимальном токе проходит через нулевое значение, благодаря чему и достигается сдвиг токов в фазных обмотках двигателя на 90 эл. град.

Для расщирения области применения данного устройства (в случае значительного изменения параметров нагрузки) фазосдвигающий узел 16 удобнее подсоединить ко вторичной обмотке маломощного вспомогательного линейного трансформатора, включенного последовательно с емкостью 5. Использование предлагаемого устройства

позволяет уменьщить число функциональных элементов, уменьшить габариты установки в целом и получить временной сдвиг токов в фазных обмотках двухфазного асинхронного электродвигателя.

Формула изобретения

Автономный инвертор для питания двухфазного асинхронного электродвигателя, содержащий две фазы, каждая из которых включает в себя последовательно соединенные два тиристора, трансформатор тока, дроссель со средней точкой с включенной между

ней и входным зажимом через коммутирующий конденсатор фазной обмоткой электродвигателя, а также блок управления тиристорами, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сдвига токов в фазных обмотках

электродвигателя на угол, близкий к 90 эл. град., для уменьшения габаритов, указанный блок управления тиристорами снабжен дополнительным фазосдвигающим узлом, выполненным на одиопереходном транзисторе, одна

база которого через сопротивление и диод подключена к одному концу указанной фазной обмотки, а другая база через импульсный трансформатор - к другому концу фазной обмотки, причем вторичная обмотка упомянутого импульсного трансформатора подключена к цепи управления одного из тиристоров, эмиттер однопереходного транзистора через параллельно соединенные конденсатор и стабилитрон присоединен к другому концу фазной обмотки, а его переход эмиттер-первая база транзистора шунтирован другим стабилитроном.